JP3946023B2 - 光学ヘッドにおける信号読み取り方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光ビームを回折してメインビームとこのメインビームより時間的に後方に位置するサブビームとを出射する光学ヘッドを用い、前記サブビームからメインビームにより記録された記録信号を読み取るようにした光学ヘッドにおける信号読み取り方法に関し、特に、メインビームによる記録状態を検出するのに好適な光学ヘッドにおける信号読み取り方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光学ヘッドからの光ビームを用いてディスクにデジタルの記録信号を記録する光ディスク記録装置としては、CD(Compact Disc)ファミリーのCD−R(Recordable)及びCD−RW(ReWritable)に対応するCD−R/RWドライブが良く知られている。
【0003】
このような光ディスク記録装置により記録されるディスクは、材質の違いにより製造メーカーによる記録感度差を有していたり、バラツキにより個体差による記録感度差を有していたり、あるいはムラにより同一ディスク内での記録感度差を有している。
【0004】
その為、光ディスク記録装置においては、記録時に光学ヘッドから出射される発光出力がそれらの記録感度差を補償するべく制御し、光学ヘッドの発光出力をディスクの記録に最適な最適記録レベルに設定する必要がある。
【0005】
CD−Rにおいては、記録速度を定格速度の二十数倍にまで高速化が図られているので、記録条件を厳密に設定する必要があり、ディスク記録の動作中において、ディスクに記録された記録信号の記録状態を検出して光学ヘッドの発光出力を制御する、いわゆるランニングOPC(Optimum Power Control)を行う必要が生じる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のランニングOPCを行うには、ディスクに記録された記録信号の記録状態を検出する必要があるが、記録動作中に実際の記録信号の記録状態を検出するのは困難であるので、記録信号を記録する記録パルスの反射レベルを検出して記録状態を検出する方法が実施されているが、これは記録状態を実際に検出しているのではないので、設定される光学ヘッドの発光出力が実際の最適記録レベルに合っていない問題があった。
【0007】
その為、光学ヘッドからディスクに照射される光ビームとして記録に実際に用いられるメインビームの他に時間的に後方に位置するサブビームを形成し、このサブビームにより前記メインビームにより記録された記録信号を読み取って記録状態を検出することが考えられる。
【0008】
しかしながら、光ディスク記録装置の場合、一般にトラッキング制御に差動プッシュプル法を採用し、光学ヘッドの回折光の0次ビームをメインビームに使用し、回折光の±1次ビームをトラッキング制御用の先行及び後方の各サブビームとして使用しており、この各サブビームにより形成される各サブスポットはトラッキング制御信号が最適に得られる位置、すなわちメインビームにより形成されるメインスポットがオントラック上に配置される状態において前記各サブスポットが信号トラック間の略中央に設定されるので、前記サブビームの時間的に後方のものを使用しても良好に記録信号が読み取れない問題があった。
【0009】
また、光学ヘッドの回折光の±2次ビームのうち、時間的に後方のサブビームを用いることも考えられるが、回折光の±2次ビームの光量は±1次ビームに比べても更に著しく低下するので、読み取った記録信号がS/Nの点で好ましくない。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光検出器の各サブビームに対応する各受光領域にそれぞれ対応してその各受光領域から出力される各受光出力をそれぞれ独立して電流信号から電圧信号に変換する各電流電圧変換アンプを備えると共に、この各電流電圧変換アンプの後段にそれぞれ独立してゲイン調整用の各バッファアンプを備え、前記各バッファアンプからそれぞれ前記各受光領域の各受光出力を光検出器用半導体集積回路より導出させると共に、メインビームより時間的に後方に位置するサブビームによる読み取り信号をこの信号経路のバッファアンプの前段から光検出器用半導体集積回路より導出してメインビームにより記録された記録信号を読み取るようにしている。
【0011】
【実施例】
図1は本発明に係る光学ヘッドにおける信号読み取り方法を実現した光学ヘッドの信号読み取り回路の回路図であり、トラッキング制御として差動プッシュプル方式に対応した例を示している。
【0012】
図1において、光学ヘッド(図示せず)により回折格子により回折されて記録信号の書き込みを行うメインビームとなる回折光の0次ビームと、トラッキング制御に用いられる先行及び後方の各サブビームとなる回折光の±1次ビームとが形成され、それらの各ビームがディスクに照射されている状態を示している。
【0013】
それらの各ビームは、各サブビームがそれぞれ照射されて形成される各サブスポットSs1,Ss2の位置を、メインビームが照射されて形成されるメインスポットSmの位置から信号トラック間の距離をPとした際に(2k−1)P/4(kは自然数)の式が成立する位置分、前記メインスポットSmから信号トラックの直交方向、換言すると、ディスクのラジアル方向にずらして配置される。
【0014】
すなわち、各サブスポットSs1,Ss2の位置は、信号トラック間の中心から信号トラックの方に信号トラック間の距離Pの1/4分だけずれて信号トラックと信号トラック間とが略同一幅の場合、前記サブスポットSs1,Ss2の中心位置が信号トラックのエッジ部分に合わせられる。
【0015】
図1においては前述の式でk=1とした場合の実施例を示し、メインスポットSmがディスクの信号トラックn上に正しく配置される状態において、サブスポットSs1は内周側の半分が信号トラックnに、外周側の半分が信号トラックnと外周側の隣接信号トラック(n+1)との間にそれぞれ投影されるように配置され、サブスポットSs2は外周側の半分が信号トラックnに、内周側の半分が信号トラックnと内周側の隣接信号トラック(n−1)との間にそれぞれ投影されるように配置される。
【0016】
光学ヘッドにはメインビーム及び各サブビームがディスクにより反射される各反射光を受光する光検出器が備えられ、この光検出器は前記メインビーム及び前記各サブビームの各反射光をそれぞれ受光するメイン受光領域A及び一対のサブ受光領域B,Cを備えている。
【0017】
前記メイン受光領域A及び一対のサブ受光領域B,Cは、ディスクの信号トラックの方向に対応する方向の分割線により少なくともそれぞれ2分割されており、その分割された前記メイン受光領域A及び一対のサブ受光領域B,Cの各分割領域はそれぞれ受光量に対応した受光出力を発生する。
【0018】
尚、フォーカス制御に非点収差法を使用する場合においては、少なくともメイン受光領域Aを十字状に4分割するが、フォーカスエラー信号の生成に関しては要旨に関係しないので、説明を簡単にするため、メイン受光領域Aを2分割で示している。
【0019】
光検出器のメイン受光領域Aの各分割領域はそれぞれ受光出力a1及びa2を発生し、サブ受光領域Bの各分割領域はそれぞれ受光出力b1及びb2を発生し、サブ受光領域C の各分割領域はそれぞれ受光出力c1及びc2を発生する。
【0020】
メイン受光領域Aの各分割領域から発生されるそれぞれの受光出力a1及びa2は第1差動アンプ1によりその受光出力a1及びa2の差分出力(a1−a2)が得られ、サブ受光領域Bの各分割領域から発生されるそれぞれの受光出力b1及びb2は第2差動アンプ2によりその受光出力b1及びb2の差分出力(b1−b2)が得られ、サブ受光領域Cの各分割領域から発生されるそれぞれの受光出力c1及びc2は第3差動アンプ3によりその受光出力c1及びc2の差分出力(c1−c2)が得られる。
【0021】
第2差動アンプ2による差分出力(b1−b2)と第3差動アンプ3による差分出力(c1−c2)とは、互いの出力レベルを合わせるべく一方の差動アンプ、この場合第3差動アンプ3の差分出力(c1−c2)がレベル調整アンプ4によるゲインg1によりレベル調整されて、その後、加算器5により加算される。この加算器5により得られる第2差動アンプ2による差分出力(b1−b2)とレベル調整された第3差動アンプ3の差分出力g1(c1−c2)とを加算した加算出力(b1−b2)+g1(c1−c2)は、更にレベル調整アンプ6によるゲインg2によりレベル調整されて第1差動アンプ1による差分出力(a1−a2)とのレベル調整が行われた後、第4差動アンプ7に入力される。
【0022】
その為、この第4差動アンプ6は、レベル調整アンプ6によりレベル調整した加算器5による加算出力g2((b1−b2)+g1(c1−c2))と第1差動アンプ1による差分出力(a1−a2)との差分出力{(a1−a2)−g2((b1−b2)+g1(c1−c2))}を発生する。
【0023】
ここで、図1においては前述したように、メインスポットSmがディスクの信号トラックn上に正しく配置されるオントラック状態において、サブスポットSs1は内周側の半分が信号トラックnに、外周側の半分が信号トラックnと外周側の隣接信号トラック(n+1)との間にそれぞれ投影されるように配置され、サブスポットSs2は外周側の半分が信号トラックnに、内周側の半分が信号トラックnと内周側の隣接信号トラック(n−1)との間にそれぞれ投影されるように配置されている。
【0024】
その為、各サブビームの反射光にはメインビームのトラッキング制御に関わる信号成分が含まれ、また、メインビームより時間的に後方のサブビームの反射光にはメインビームにより記録された記録信号成分、この場合は信号トラックnの記録信号成分が含まれている。
【0025】
したがって、この第4差動アンプ7からの出力信号は、メインビームとディスクの信号トラックnとのズレ量及びズレ方向に応じてそれぞれ出力レベル及び極性が変化するトラッキング誤差に対応したトラッキングエラー信号(TE信号)となる。
【0026】
この場合、図1に示す各光スポットの配置にすると、トラッキングエラー信号がサブスポットSs1,Ss2をそれぞれ信号トラック間の中央に配置した場合に得られるトラッキングエラー信号の最大感度の半分程度となることが確認されているが、メインビームのトラッキング制御を差し支えなく行うことが出来る。
【0027】
次に、ディスクの信号トラックに記録された記録信号を光学ヘッドによって読み取ったHF信号(高周波信号)の抽出について説明する。
【0028】
メイン受光領域Aの各分割領域から出力される各受光出力a1及びa2は、加算アンプ8により加算出力(a1+a2)が得られる。
【0029】
この加算アンプ8による加算出力(a1+a2)はメインスポットSm全域におけるメインビームの反射光となるので、前記加算アンプ8による加算出力(a1+a2)は信号トラックに記録された記録信号に対応するHF信号であり、このHF信号はHFアンプ9により増幅されて後段に設けられるデコーダ10により信号再生される。
【0030】
一方、メインビームより時間的に後方のサブビームに対応するサブスポットSs2は、ディスクの外周側の略半分が信号トラックnに照射され、この信号トラックnに照射するサブスポットSs2の半分側に対応するサブ受光領域Cの一方の分割領域から発生される受光出力c2が演算されずにそのまま第2HFアンプ11に導かれるようになっている。
【0031】
メインビームより時間的に後方のサブビームの反射光にはメインビームにより記録された記録信号成分、この場合は信号トラックnの記録信号成分が含まれているので、前記サブ受光領域Cの一方の分割領域から発生される受光出力c2は信号トラックnの記録信号に対応するHF信号である。その為、第2HFアンプ11からはメインビームが照射される位置より時間的に後方の位置からの信号トラックnの記録信号に対応するHF信号が出力される。
【0032】
ここで、先に述べた如く、メインビームのオントラック状態において、サブスポットSs2は外周側の半分が信号トラックn上に配置されているので、サブ受光領域Cの一方の分割領域における受光出力c2から振幅が最大となるHF信号が得られ、逆に、サブスポットSs2の位置を設定する際に、前記受光出力c2の振幅を監視して、その振幅が最大となるように設定している。
【0033】
尚、上述の説明では記録動作中にHF信号を読み取るのにサブ受光領域Cの一方の分割領域における受光出力c2を用いているが、クロストーク成分等によりサブ受光領域Cのもう一方の分割領域における受光出力c1にも信号トラックnの記録信号成分が含まれているので、図1の点線部分に示すように第2HFアンプ11にサブ受光領域Cの各分割領域における受光出力c1及びc2の両方を合成することによりHF信号のS/Nを良好に出来る場合があり、その場合は前記受光出力c1及びc2を合成した加算出力を用いてHF信号を得ることが好ましい。
【0034】
また、上述の説明では各サブスポットSs1,Ss2の位置を、メインスポットSmの位置から信号トラック間の距離をPとした際に成立する式(2k−1)P/4(kは自然数)のk=1の場合を示したが、k=1以外でもサブスポットSs2による照射位置がディスクの内周側にP/4ずつずれてサブスポットSs2により照射される信号トラックが相違する信号トラックになったり、サブスポットSs2における信号トラックに配置される半分側が変わるが、各サブビームの反射光にはメインビームのトラッキング制御に関わる信号成分が含まれ、また、メインビームより時間的に後方のサブビームの反射光にはメインビームにより記録された記録信号成分が含まれているので、トラッキングエラー信号を生成出来ると共に、後方のサブビームによりHF信号を読み取ることが出来る。
【0035】
ところで、第2HFアンプ11から出力されるHF信号は、メインビームによりディスクに記録信号を記録している記録動作中に取り出される。前記HF信号は信号トラックにおけるメインビームによる記録信号の記録位置より時間的に少し遅れた位置の記録信号に対応しているので、このHF信号はメインビームにより直前に記録された記録信号の記録状態が反映されている。
【0036】
その為、第2HFアンプ11から出力されるHF信号を用いてβ値検出回路12によりβ値(記録の深さ)を検出したり、ジッタ量検出回路13により記録信号のジッタ量を検出してメインビームにより直前に実際に記録された記録信号の記録状態を検出することが出来る。
【0037】
この場合、ディスクに記録する記録信号に応じて光学ヘッドの発光出力を変化させるために後方のサブビームのレーザー光量もその記録信号に応じて変化する。その為、後方のサブビームにより読み取られるHF信号を正しいレベルで抽出するために信号抽出回路14が設けられている。
【0038】
この信号抽出回路14は、例えばサンプルホールド回路で、ディスク記録時における光学ヘッドの発光出力が記録レベル及び記録休止レベルの一方の所定レベルになった期間に前記サブビームにより読み取られたHF信号をサンプルするようにして波形情報の欠落があるものの正しいレベルのHF信号が得られるようにする。
【0039】
あるいは、前記信号抽出回路14は、例えばレベル調整回路で、光学ヘッドの発光出力の記録レベル期間及び記録休止レベル(一般に再生レベル)期間のそれぞれで別のゲインにより増幅して後方のサブビームに対応するサブ受光領域Cから得られる受光出力c2(及び若しくはc1)がその記録レベルと記録休止レベル(再生レベル)とで同一レベルに調整されて正しいレベルのHF信号が得られるようにする。
【0040】
ところで、光検出器の各受光領域から得られる各受光出力は、それぞれ独立して各電流電圧変換アンプによって電流信号から電圧信号に変換されて各種信号の生成に用いられる。
【0041】
従来においては、これら各電流電圧変換アンプ1段により各種信号を生成するのに適切な電圧レベルまで増幅しており、各電流電圧変換アンプのゲインは前記電圧レベルまで増幅するように設定されていた。
【0042】
そのうち、各サブビームに対応する各サブ受光領域の各受光領域毎の各受光出力はトラッキングエラー信号を生成するのにのみ使用していたので、光学ヘッドの発光出力が再生レベル時に最適な受光出力となるように設定されており、光学ヘッドの発光出力が記録レベル時になり、特に,記録速度が最高速度に設定されてその最高速に対応して光学ヘッドの発光出力の記録レベルが最大になると、各電流電圧変換アンプが飽和してしまう。因みに、この飽和状態においてもトラッキングエラー信号を生成するのに差し支えない。
【0043】
しかしながら、本発明においては、トラッキングエラー信号を生成するのに使用するサブビームのうち、メインビームより時間的に後方のサブビームからHF信号を抽出するようにしているので、後方のサブビームに対応するサブ受光領域の各分割領域毎の各受光出力が入力される各電流電圧変換アンプが飽和してしまうと正しいレベルのHF信号が抽出出来ない。
【0044】
その為、図1におけるサブ受光領域B及びCの各分割領域からそれぞれ発生される受光出力b1,b2及びc1,c2を取り出す信号取り出し回路は、光検出器用半導体集積回路(いわゆるPDIC)により構成され、図2に示す如く構成されている。
【0045】
図2において、サブ受光領域B及びCの各分割領域からそれぞれ発生される受光出力b1,b2及びc1,c2は、それぞれ独立して電流電圧変換アンプ15,16及び17,18により電流信号から電圧信号に変換される。
【0046】
前記各電流電圧変換アンプ15,16及び17,18により電圧信号に変換された各受光出力b1,b2及びc1,c2は、更にそれぞれ独立して各バッファアンプ19,20及び21,22に供給され増幅されてPDICの各出力端子23,24及び25,26に導出される。
【0047】
PDICの各出力端子23,24及び25,26に導出される各受光出力b1,b2及びc1,c2が、それぞれ図1における第2及び第3差動アンプ2及び3に供給される。
【0048】
ところで、PDICの各出力端子23,24及び25,26に導出される各受光出力b1,b2及びc1,c2の電圧レベルは、それぞれ各電流電圧変換アンプ15,16及び17,18のゲインと各バッファアンプ19,20及び21,22のゲインとの合成により設定され、前述の従来レベルが確保されている。
【0049】
一方、各電流電圧変換アンプ15,16及び17,18の単独のゲインは、記録速度が最高速に設定された際に光学ヘッドの発光出力が記録レベル時において入力される各受光出力b1,b2及びc1,c2が飽和しないレベルとなるように設定されている。
【0050】
そして、後方のサブビームに対応するサブ受光領域Cの一方の分割領域による受光出力c2は、電流電圧変換アンプ18を介した直後のバッファアンプ22の前段からPDICの出力端子27に導出される。この出力端子27に導出される受光出力c2が、図1における第2HFアンプ11に供給される。
【0051】
その為、光学ヘッドの発光出力が記録レベル時において、前記出力端子27から導出される受光出力c2により飽和してない正しいレベルのHF信号が抽出出来る。
【0052】
尚、HF信号を抽出しない他の受光出力b1,b2及びc1の信号経路においてもHF信号を抽出する受光出力c2と同様に電流電圧変換アンプ及びバッファアンプにより構成され、各出力端子23,24,25,26から導出される各出力特性が揃えられている。
【0053】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、各サブビームに対応する各受光領域の各受光出力をそれぞれ各電流電圧変換アンプ及び各バッファアンプにより増幅して光検出器用半導体集積回路より導出させると共に、メインビームより時間的に後方に位置するサブビームにより読み取った記録信号を電流電圧変換アンプを介した後、バッファアンプの前段から光検出器用半導体集積回路より導出するようにしているので、光検出器用半導体集積回路より導出される各受光出力を適切な電圧レベルに増幅するようにしながら、光学ヘッドの発光出力の記録レベル時において、電流電圧変換アンプを飽和させずに正しいレベルの記録信号を抽出することが出来る。
【0054】
また、差動プッシュプル法を採用した場合において、回折光の±1次ビームに対応するサブ受光領域が信号トラック方向に2分割されているが、メインビームに対応する光スポットがオントラック状態において後方のサブビームに対応する光スポットの半分が信号トラックに配置されるようにしているので、サブ受光領域の一方の分割領域から良質な記録信号を得ることが出来る。
【0055】
また、時間的に後方に位置するサブビームに対応するサブ受光領域の2分割された各分割領域から出力される受光出力を合成すれば、記録信号成分を主に取り出すサブ受光領域の一方の分割領域とは相違する前記サブ受光領域のもう一方の分割領域に漏れ込んだ記録信号成分を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光学ヘッドにおける信号読み取り方法を実現した光学ヘッドの信号読み取り回路の回路図である。
【図2】図1におけるサブ受光領域B及びCの各分割領域からそれぞれ発生される受光出力b1,b2及びc1,c2を取り出す信号取り出し回路を示す回路図である。
【符号の説明】
Sm メインスポット
Ss1,Ss2 サブスポット
A メイン受光領域
B,C サブ受光領域
11 第2HFアンプ
15,16,17,18 電流電圧変換アンプ
19,20,21,22 バッファアンプ
Claims (5)
- 光源からの光ビームを回折してメインビームとこのメインビームより時間的に後方に位置するサブビームとを出射すると共に、前記メインビームによる反射光を受光するメイン受光領域と前記サブビームによる反射光を受光するサブ受光領域とが設けられた光検出器を備える光学ヘッドにおける信号読み取り方法であって、光検出器の各サブビームに対応する各受光領域にそれぞれ対応してその各受光領域から出力される各受光出力をそれぞれ独立して電流信号から電圧信号に変換する各電流電圧変換アンプを備えると共に、この各電流電圧変換アンプの後段にそれぞれ独立してゲイン調整用の各バッファアンプを備え、前記各バッファアンプからそれぞれ前記各受光領域の各受光出力を光検出器用半導体集積回路より導出させると共に、メインビームより時間的に後方に位置するサブビームによる読み取り信号をこの信号経路のバッファアンプの前段から光検出器用半導体集積回路より導出してメインビームにより記録された記録信号を読み取るようにしたことを特徴とする光学ヘッドにおける信号読み取り方法。
- 前記メインビームを回折光の0次ビームとし、この0次ビームと回折光の±1次ビームを使用してトラッキング制御に差動プッシュプル法を採用し、前記±1次ビームをそれぞれ受光する各サブ受光領域が2分割された光検出器を有する光学ヘッドにおいて、前記サブ受光領域のうち、時間的に後方に位置するサブビームから得られる反射光を受光するサブ受光領域の2分割された一方の分割領域から出力される受光出力を用いて前記メインビームにより記録された記録信号を読み取ることを特徴とする請求項1記載の光学ヘッドにおける信号読み取り方法。
- 前記メインビームを回折光の0次ビームとし、この0次ビームと回折光の±1次ビームを使用してトラッキング制御に差動プッシュプル法を採用し、前記±1次ビームをそれぞれ受光する各サブ受光領域が2分割された光検出器を有する光学ヘッドにおいて、前記サブ受光領域のうち、時間的に後方に位置するサブビームから得られる反射光を受光するサブ受光領域の2分割された各分割領域から出力される受光出力を合成して前記メインビームにより記録された記録信号を読み取ることを特徴とする請求項1記載の光学ヘッドにおける信号読み取り方法。
- 前記サブビームが照射されて形成されるサブスポットの位置を、前記メインビームが照射されて形成されるメインスポットの位置から信号トラック間の距離をPとした際に(2k−1)P/4(kは自然数)の式が成立する位置分、前記メインスポッ
トから信号トラックの直交方向にずらしたことを特徴とする請求項1記載の光学ヘッドにおける信号読み取り方法。 - 前記サブビームによる読み取り信号の信号経路上の電流電圧変換アンプは記録速度が最高速に設定された際の光学ヘッドの発光出力の記録レベル時に対応する受光出力によって飽和しないゲインに設定されていることを特徴とする請求項1記載の光学ヘッドにおける信号読み取り方法。
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